WO2018162148A1 - Waffensystem mit wenigstens zwei hel-effektoren - Google Patents

Waffensystem mit wenigstens zwei hel-effektoren Download PDF

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WO2018162148A1
WO2018162148A1 PCT/EP2018/052400 EP2018052400W WO2018162148A1 WO 2018162148 A1 WO2018162148 A1 WO 2018162148A1 EP 2018052400 W EP2018052400 W EP 2018052400W WO 2018162148 A1 WO2018162148 A1 WO 2018162148A1
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hel
effectors
optical
laser
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PCT/EP2018/052400
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Markus Jung
Klaus Ludewigt
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Rheinmetall Waffe Munition Gmbh
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    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/04—Arrangements for thermal management

Definitions

  • HEL High Energy Laser
  • the invention relates to the system structure of a weapon system having a plurality, but at least two HEL effectors on an object, in particular with regard to the aspects of system weight, volume, integration concept and installation effort.
  • HEL effectors are used for the protection of objects, movable or stationary type.
  • a HEL effector is used to combat different goals.
  • Multiple HEL effectors can be targeted simultaneously to one or more targets. These may include static targets, such as mines, improvised explosive devices (IEDs), etc., as well as dynamic targets, such as rockets, artillery shells or RAM missiles, etc. These goals are then destroyed and / or destroyed as part of the defense against the threat.
  • LSS targets also include so-called UAVs (Unmanned Air Vehicles), such as drones, which are often used abusively to transport explosives.
  • UAVs Unmanned Air Vehicles
  • a HEL effector Key components of a HEL effector include a laser source and beam delivery system.
  • the subassemblies Feinimagingsystems (FIS), Feintrackingsystems (FTS), telescope and, if necessary, at least one adaptive optics (AO) may be housed.
  • Known laser sources are gas lasers, such as CO2 lasers, as well as solid-state lasers, such as diode lasers, fiber lasers etc.
  • the high-power fiber laser includes one or more pump sources, such as. B. one or more pumping diode (s).
  • the pump light is coupled into an active fiber and very good in laser light Beamquafity converted.
  • High-power fiber lasers are constructed either as pure oscillators (an active fiber with a resonator) or as multi-stage oscillators - amplifier systems so-called MOPA (Master Oscillator and Power Amplifier). In the MOPA setup, the power of one oscillator is coupled into subsequent amplifier stages (active fibers) and amplified to higher power.
  • MOPA Master Oscillator and Power Amplifier
  • the laser light is then emitted via the beam guidance system to a target, etc., to combat the target.
  • All optical components are usually connected to optical fibers (passive transport fibers).
  • the power supply and cooling system which supply and cool the pump source and master oscillators Power Amplifier of the individual laser sources.
  • the power supply and cooling system may be part of the laser source.
  • the lengths of the transport fibers must be e.g. B. between the MOPA or oscillator and the beam guidance system at high powers in the multi-kW range are limited.
  • fiber parameters, fiber structure, wavelength or similar a maximum possible fiber length of a few meters may result.
  • the beam quality M2 is a decisive factor for the effect of HEL effectors.
  • the beam quality value M2 should be as small as possible, preferably smaller than 2.
  • HEL effectors like other weapon systems, can be lafetted on a fixed or mobile platform.
  • Weapon stations are also referred to as platforms. These platforms, in turn, may be mounted on stationary objects (e.g., houses, bunkers, containers, etc.) or moving objects (e.g., land, air and sea vehicles, containers, etc.). Larger objects often use multiple platforms.
  • HEL-effector over conventional effectors (conventional weapons) is, among other things, a high level of accuracy and a delay-free effect. An allowance does not have to be taken into account. There are also no muzzle flashes and almost no firing signatures. Likewise, there is no limit to the usability of the HEL- protagonists by a magazine stock.
  • HEL-effector To realize the required beam quality of a HEL-effector is to strive to accommodate the MOPA or the oscillator very close to the weapon station or platform.
  • the components of the HEL-effector are in practice housed in a compartment. This leads to the restriction with respect to the construction sites and the achievable maximum laser power. Especially on maritime objects, such a restriction has a negative effect.
  • DE 10 2010 051 097 A1 discloses a laser system for generating high or compact power densities on the object.
  • the power is split over several lasers or laser weapons and these are geometrically superimposed on the target, so that in total at the target a total power density of all individual power densities is achieved.
  • the individual lasers or laser weapons form a weapon system for combating an attacking object. These laser weapons are aligned with the object via coarse and fine tracking.
  • the laser weapons may be mounted on a moving or stationary platform. According to the document, such lasers can also be used for material processing, for example at a greater distance, as a processing laser.
  • WO 2006/103655 A2 describes a laser or a laser weapon in which a laser generating unit is spatially separated from a telescope to be aimed at the target. While the telescope is on a movable platform of a mobile vehicle along with a target acquisition, the laser generation unit is firmly integrated with the mobile vehicle or a separate unit. The functional connection between the telescope and the laser generating unit is made by an optical fiber.
  • DE 33 18 686 A1 discloses a device for aligning a laser beam. This device is designed to be able to pivot a high-energy laser beam in a fixed parallelogram orientation for orientation of further devices located on a platform.
  • the laser source is located off the platform.
  • the laser beam is transmitted via deflecting mirror! transferred to optical elements.
  • the beam irradiation unit comprises at least one laser generation unit which has at least one seed laser unit and at least one pump laser unit.
  • the seed laser unit as well as the pump laser unit are connected to the output stage element (eg, amplifier) using one optical fiber at a time.
  • the output stage element eg, amplifier
  • the individual laser powers in one Beam coupler merged and also fed via an optical fiber to the output stage element. This ensures that the mass can be reduced on the voilbeweglichen part. The total weight on the object, however, does not change.
  • the object of the invention is to optimize the system structure with regard to the required mass, the space requirement and the integration effort when using two or more HEL effectors.
  • the invention is based on the idea not to associate with each HEL effector all key components of a HEL effector. So not every HEL effector should be e.g. have their own, complete laser source, or parts thereof. Rather, it is provided that this key component, or parts thereof, is shared by several HEL effectors. This key component, or parts thereof, is defined as a sharable component.
  • a HEL effector need only have its own key component, namely at least one beam guidance system as an individual component.
  • the individual beam guidance systems can accommodate the subassembly fine tuning system (FIS), fine tracking system (FTS), telescope and, if necessary, at least one adaptive optics (AO).
  • the sharable key component, or parts thereof is in turn connected to the individual key component (s) of the HEL effector so as to ensure the function of at least one HEL effector.
  • the present invention therefore proposes, in a weapon system having at least two HEL effectors having at least one beam guiding system, e.g. to use only one laser source or one pump source for the at least two HEL effectors.
  • the beam guiding systems of the HEL effectors access the common laser source or common pump source.
  • the laser source comprises at least one pump source with at least one pump diode, preferably several, as well as at least one MOPA, alternatively at least one oscillator.
  • the laser source can also be assigned an energy supply and cooling system.
  • the central laser source is the key component of all HEL effectors.
  • the optical connections are realized by means of optical fibers or free jet.
  • the laser source which can be used by several HEL effectors, can in turn be placed centrally on the object. It should be noted that a necessary beam quality is maintained in the beam transport.
  • the optical switching unit may be an optical switch or an optical switch.
  • An optical switch point is characterized by the fact that it switches quickly, accurately and always reliably.
  • the optical switching unit should also be designed to be able to split the laser light onto at least two outputs of the optical switching unit, also simultaneously.
  • the division should be stepless or in several stages feasible. There are at least two stages to be provided, e.g. over end stops.
  • the laser light should be able to be split from 0 to 100%.
  • the single HEL effector thus consists in a first embodiment of a shared laser source and at least one own beam guiding system. This creates the possibility that only the individual beam guidance system of the respective HEL effector on a platform, as already defined, needs to be lafettiert. Although this possible implementation is not favored, it is technically feasible.
  • each HEL effector is assigned its own Master Oscillator + Amplifier (MOPA) or oscillator.
  • MOPA Master Oscillator + Amplifier
  • This MOPA or oscillator can then be mounted in the vicinity, also in the immediate vicinity, to the respective platform, but also on the respective platform.
  • Each amplifier of the MOPA or each oscillator is optically connectable to the pump source.
  • the master oscillator (MO) can be accommodated in the area of the pump source or the amplifier.
  • Other amplifiers may also be integrated in front of the individual beam guidance systems of the HEL effectors.
  • the optical switching unit in turn serves to divide the pump power of the pump source to at least two outputs of the optical switching unit. In the case of several pump sources, these can also be distributed via the optical switching unit to at least two outputs of the optical switching unit.
  • the outputs of the optical switching unit (s) for the pump power are in turn connected to at least one input of the amplifiers (PA) of the HEL effectors, preferably by means of optical fibers.
  • the distribution of the pumping power should be stepless or in several stages feasible. There are at least two stages to be provided, e.g. over end stops.
  • the pumping power should be split from 0 to 100%. It is further envisaged that the division at several outputs of the optical switching unit is possible at the same time.
  • a simultaneous distribution of the pump power to the amplifiers (PA) of the HEL effectors makes it possible to bring several HEL effectors into operation at the same time.
  • each pump source can be routed to its own optical switching unit and be divided by this on at least two outputs. Furthermore, with the aid of a plurality of optical switching units having at least two outputs, a cascaded arrangement of 2 n outputs can be realized.
  • the individual HEL effector consists in this second embodiment of a shared, central pump source, as well as at least one own MOPA or at least one own oscillator and at least one own beam guidance system.
  • the respective MOPA or the respective oscillator of the HEL effectors can be accommodated in the vicinity of the beam guidance system of the HEL effector.
  • a direct connection to the platform together with the beam guidance system is also conceivable.
  • the optical connection between the pump source and the amplifiers of the MOPA or the oscillators is preferably via optical fibers.
  • a free jet variant is also possible.
  • the optical connection of the central pump source with the oscillators or the amplifiers of the MOPA is also done here via at least one optical Schaitmaschine.
  • the optical switching unit can also be an optical switch or an optical switch.
  • the optical switching unit can result in this embodiment, for example, a line of action: pumping unit - fiber (optical path) - optical switching unit - fiber (optical path) - oscillator or amplifier. If several oscillators are used, the outputs of the optical switching unit (s) are connected to a pump input (active medium) of the oscillator, preferably by means of optical fibers.
  • an optical connection (fiber, free jet) between the at least one optical switch and the amplifiers or oscillators can be realized with a significantly greater distance than a few meters. Modifications in which an optical path is missing, but are also conceivable in this embodiment.
  • Another possibility is to provide a shared master oscillator (MO) separate from the pump source instead of the many individual master oscillators.
  • MO master oscillator
  • the optical connections between the pump source and the amplifiers of the HEL effectors are carried out according to the second embodiment.
  • the created central master oscillator can be located near the pump source, which simplifies the power supply and cooling of the master oscillator.
  • the output of the master oscillator can be switched via at least one further optical switching unit to at least one input of the amplifiers (PA) of the HEL effectors.
  • the optical connection e.g. optical fiber, between master oscillator and the amplifiers different allowable fiber lengths.
  • the single HEL effector in this third, likewise favored version consists of a shared central pump source, a shared Master Oscillator (MO), its own amplifiers (PA) and its own beam guidance systems.
  • MO Master Oscillator
  • PA amplifiers
  • the optical switching units can in turn be spaced from the central laser source or the central pump source and possibly from the central master oscillator (MO). Due to the low beam quality of the pump diodes, an optical connection (fiber, free jet) can be realized here, in particular between the optical switch units and the amplifiers or oscillators, with a significantly greater distance than a few meters. With poorer beam quality, the beam transport into fibers with a larger core diameter takes place at a reduced intensity, so that non-linear processes are reduced.
  • MO central master oscillator
  • optical switching unit By means of the optical switching unit it is also possible to separate the laser source or the pumping unit from the other components of the HEL effectors.
  • the HEL effectors can be transferred to a safety state via the optical switching unit (s).
  • central laser sources may be provided as shared key components. This allows the creation of a redundant system. It is also possible to combine several HEL effectors into groups, which can then be operated in parallel.
  • a laser source alternatively a pump source, etc.
  • a pump source etc.
  • the decentralized arrangement of the common, central laser source or pump source, etc. for the multiple HEL effectors also provides the opportunity to accommodate them protected from environmental influences on or in the object.
  • the laser sources, pump source possibly the central master oscillator power amplifier (MOPA) or the central master oscillator (MO) or central oscillator can now preferably within the object, eg in the hull of a ship or vehicle, are housed. These components are no longer exposed to the environmental requirements of the object. By a local separation also results in another advantage.
  • the individual components can be installed in smaller spaces on the object, for example in niches.
  • the saving of components is a huge gain.
  • Such a slimming of components makes the use of HEL effectors on such objects possible and financially feasible.
  • the HEL effectors can be offered more cheaply.
  • existing platforms, as of conventional effectors, can be used. For example, the platform of a marine light gun, etc., can be used to hold individual components of the HEL effectors.
  • these advantages also apply to other vehicles on land, water and in the air and can be transferred to other objects.
  • a target or a threat is detected, it is determined, for example by means of a weapon deployment system, which or soft of the beam guiding system ⁇ e) on the object of the HEL effectors can bring about the best possible defense or neutralization of the threat as quickly as possible.
  • the weapon deployment system decides which beam delivery system (s) to use. Alternatively, this may also cause an operator.
  • optical linking of the selected beam delivery system (s) occurs as already described.
  • the switching of the optical switching unit (s) can be done pneumatically, hydraulically, as well as electrically or electro-optically, other possibilities are not excluded. The switching is controlled by the central control unit.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of the inventive idea in a schematic
  • Block image representation wherein a laser source is usable for at least two or more HEL effectors
  • Fig. 2 shows a second embodiment of the inventive idea in a schematic
  • Block image representation wherein at least one pump source for at least two or more HEL effectors can be used,
  • FIG. 3 shows a third embodiment similar to FIG.
  • Fig. 4 shows a further embodiment of the inventive idea in a schematic
  • Blocktruckdarsander Fig. 5 is a sketchy representation of a cascade structure for a division of the laser power.
  • FIG. 1 shows a laser source 1 and at least two beam guidance systems 2.1, 2.2, 2.3 as key components of several, at least two HEL effectors 5.1, 5.2, 5.3.
  • the laser source 1 includes at least one pump source 10, which is formed by at least one pump diode.
  • the pump source 10 can be supplied with power and cooled by an energy supply and cooling system 11. This energy supply and cooling system 11 may be part of the laser source 1.
  • a master oscillator power amplifier (OPA) 12 e.g., seed laser + amplifier
  • OPA master oscillator power amplifier
  • an oscillator (single resonator) 13 may be used.
  • the individual beam guidance systems 2.1, 2.2, 2.3 of the HEL effectors 5.1, 5.2, 5.3 can be connected to the laser source 1 via an optical switching unit 4.
  • the HEL effectors 5.1, 5.2, 5.3 thus have a common laser source 1 and individual beam guidance systems 2.1, 2.2, 2.3 as their key components.
  • the optical switching unit 4 may be an optical switch or an optical switch.
  • the optical switching unit has at least one input and at least two outputs.
  • the optical switching unit 4 should be designed to be able to divide the laser power (optical power) generated in the laser source 1 for the beam guides 2.1, 2.2, 2.3 of the HEL effectors 5.1, 5.2, 5.3.
  • the division can be made continuously or in several stages.
  • the optical power can be split between 0 and 100%. It is further provided that a division of the optical power is simultaneously possible, so that a plurality of beam guides 2.1, 2.2, 2.3 can be supplied by the optical switching unit 4 with optical power simultaneously.
  • a cascade can be set up with the aid of a plurality of optical switching units 4, via which a division of the laser power onto the beam guides 2.1, 2.2, 2.3 can be realized (FIG. 5).
  • the output of the laser source 1 is optically (15) connected to an input of the optical switching unit 4, ideally by an optical fiber. A freewheel is also possible.
  • the multiple outputs of the optical switching unit 4 are guided on inputs of the Stra l holdersssysteme 2.1, 2.2, 2.3 via optical connections 15.
  • the switching of the optical switching unit 4 is controlled by an additional controller 6
  • the beam guidance systems 2.1, 2.2, 2.3 can in turn be lafettiert on a platform 7, 8, 9.
  • the platforms 7, 8, 9 are in turn preferably movable, so that the beam guidance systems 2.1, 2.2, 2.3 of the HEL effectors 5.1, 5.2, 5.3 can be pivoted in azimuth and / or elevation. This makes it possible to direct the HEL effectors 5.1, 5.2, 5.3 to the threat (s).
  • the HEL effectors 5.1, 5.2, 5.3 are formed in a first embodiment by the common, central laser source 1, the optical switching unit 4, the own beam guidance systems 2.1, 2.2, 2.3 and the optical connections 15, ideally optical fibers.
  • HEL effectors 5.1, 5.2, 5.3 can be combined into one weapon system 100.
  • a weapon deployment system e.g. a fire control (not shown in detail) determined which beam guidance system 2.1, 2.2, 2.3 would achieve a good defense against the threat.
  • this information is given to the controller 6. This in turn switches the optical switching unit 4 such that the optical power of the laser source 1 is transmitted via the switched output of the optical switching unit 4 and the input of the selected beam guidance system 2.1.
  • This beam guiding system 2.1 radiates the optical power against the threat.
  • the optical power of the laser source 1 can also be throttled (less than 100%) to the beam guiding system 2.1 by the optical switching unit 4. Should the fire control determine that more than one beam-guiding system 2.1, 2.2, 2.3 is needed for defense, the optical power of the laser source 1 will be split and this split optical power will be distributed to the inputs of the anti-defense systems 2.1, 2.2, 2.3 directed. From these, the optical power can then be turned away. the threat against this will be emitted. In this case, the beam guidance systems 2.1, 2.2, 2.3 can be addressed together as a threat, as well as separately for different threats.
  • FIGS. 2 and 3 show a variant of the solution according to FIG. 1 as a second exemplary embodiment.
  • the MOPA 12 or the oscillator 13 is released from the laser source 1.
  • a central pump source 10 which generates the required pump power for all HEL effectors 5.1, 5.2, 5.3.
  • a plurality of oscillators 21.1, 21.2, 21.3 are provided for the HEL effectors 5.1, 5.2, 5.3.
  • An output of the respective oscillator 21.1, 21.2, 21.3 is guided to the associated Strahi enclosuressystem 2.1, 2.2, 2.3.
  • the optical switching unit 4 is used to supply the oscillators 21.1, 21.2, 21.3 with pump power of the pump source 10. The switching of the optical switching unit 4 takes place as described for FIG.
  • the MOPA 12 can also be divided into several MOPA 22.1, 22.2, 22.3 (FIG. 3). These MOPA 22.1, 22.2, 22.3 can be placed near the platforms 7, 8, 9. An output of the amplifier of the MOPA 22.1, 22.2, 22.3 is aligned with the associated beam guidance system 2.1, 2.2, 2.3.
  • the optical switching unit 4 supplies the amplifiers of the MOPA 22.1, 22.2, 22.3 with pump power of the pump source 10. The mode of operation and the switching of the optical switching unit 4 take place as described for FIG.
  • the HEL effectors 5.1, 5.2, 5.3 are in these embodiments by a common pump source 10 (plus power supply and cooling device 11), the optical switching unit 4, the oscillators 21.1, 21.2, 21.3 and MOPA 22.1, 22.2, 22.3 and their own Beam guides 2.1, 2.2, 2.3 and the optical connections 15, ideally optical fibers formed.
  • FIG 3 shows the variant according to which the entire MOPA 22.2, 22.3 is separated from the pump source 10 in the vicinity of the pumping elements 10 or the beam guiding systems 2.1, 2.2, 2.3 can be attached.
  • a further step in the implementation of the idea is to carry out this MOPA 22.1, 22.2, 22.3 such that a common master oscillator (MO) 22 for the remaining amplifiers .1, .2, .3 can be created and used by them.
  • MO master oscillator
  • a further optical Schaitlab 14 is used, which, like the optical switching unit 4 for the pump power, the central master oscillator 22 with the individual amplifiers .1, 2, 3 can also connect at the same time.
  • This optical switching unit 14 should be able to meet the same requirements as the optical switching unit 4.
  • the optical Schaittician 14 is located for this purpose between the output of the master oscillator 22 and an input of the amplifier .1, 2, 3 and switches the output of the master oscillator 22 to the respective input of the amplifier .1, 2, 3. Another input of the amplifiers .1, .2, .3, the supply of the pump power of the pump source 10 is reserved.
  • the H EL effectors 5.1, 5.2, 5.3 are in this fourth embodiment by a central pumping source 0, a central master oscillator (MO) 22, the individual, their own amplifiers) .1, .2, .3, on their own beam guidance system 2.1, 2.2, 2.3, as well as the optical connections 15, ideally optical fibers.
  • a central pumping source 0 a central master oscillator (MO) 22
  • MO central master oscillator
  • more than one weapon system 100 may also be mounted on the object, e.g. a port-side weapon system or a starboard-sided weapon system etc.

Abstract

Die vorliegende Erfindung schlägt vor, bei einem Waffensystem (100) mit wenigstens zwei HEL-Effektoren (5.1, 5.2, 5.3), die wenigstens ein Strahlführungssystem (2.1, 2.2, 2.3) aufweisen, nur eine Laserquelle (1) bzw. eine Pumpquelle (10) für die wenigstens zwei HEL-Effektoren (5.1, 5.2, 5.3) zu verwenden. Die Strahlführungssysteme (2.1, 2.2, 2.3) der HEL-Effektoren (5.1, 5.2, 5.3) greifen auf die gemeinsame Laserquelle (1) bzw. gemeinsame Pumpquelle (10) zu. Eine optische Verknüpfung der gemeinsamen Laserquelle (1) bzw. der gemeinsamen Pumpquelle (10) mit den Strahlführungen (2.1, 2.2, 2.3), direkt oder indirekt, erfolgt mittels wenigstens einer optischen Schalteinheit (4, 14), sodass zumindest ein funktionsfähiger, vollständiger HEL-Effektor (5.1, 5.2, 5.3) des Waffensystems (100) zur Bedrohungsabwehr bereitgestellt wird.

Description

BESCHREIBUNG
Waffensystem mit wenigstens zwei HEL- Effektoren
Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Waffensystem, das aus mindestens zwei Hochenergielaser (HEL-) Effektoren besteht (HEL= High Energy Laser). Die Erfindung betrifft den Systemaufbau eines Waffensystems mit mehreren, zumindest jedoch zwei HEL-Effektoren auf einem Objekt, insbesondere hinsichtlich der Aspekte Systemgewicht, Volumen, Integrationskonzept und Einbauaufwand.
Zum Schutz von Objekten, beweglicher oder stationärer Art, werden unter anderem HEL-Effektoren eingesetzt. Ein HEL-Effektor dient zur Bekämpfung unterschiedlicher Ziele. Mehrere HEL-Effektoren können gleichzeitig auf ein Ziel oder auf mehrere Ziele ausgerichtet werden. Darunter können statische Ziele, wie Minen, IED (Improvised Explosive Devices) etc., aber auch dynamische Ziele, wie beispielsweise Raketen, Artilleriegeschosse oder RAM-Geschosse etc., fallen. Diese Ziele werden dann im Rahmen der Abwehr der Bedrohung zerstört und/oder vernichtet. Insbesondere kleine Ziele (Low, Slow & Small = LSS Ziele) können durch ein derartiges Waffensystem einfacher zerstört oder vernichtet werden. Unter LSS-Ziele fallen auch so genannte UAV (Unmanned Air Vehicle), wie Drohnen, die häufig missbräuchlich zum Transport von Sprengstoffen genutzt werden.
Zu den Schlüsselkomponenten eines HEL-Effektors gehören eine Laserque!le und ein Strahlführungssystem. In dem Strahlführungssystem können die Unterbaugruppen Feinimagingsys- tems (FIS), Feintrackingsystems (FTS), Teleskop und, falls notwendig, zumindest eine adaptive Optik (AO) untergebracht sein. Bekannte Laserquellen sind Gaslaser, wie CO2 Laser, sowie Festkörperlaser, wie Diodenlaser, Faserlaser etc.
Derzeitig werden wegen ihrer Vorteile Faserlaser, eine spezielle Form des diodengepumpten Festkörperlasers, als Laserquellen für HEL-Effektoren bevorzugt. Der Hochleistungsfaserlaser umfasst eine oder mehrere Pumpquellen, wie z. B. eine oder mehrere Pumpdiode(n). Beim Faserlaser wird das Pumplicht in eine aktive Faser eingekoppelt und in Laserlicht sehr guter Strahlquafität umgewandelt. Hochleistungsfaserlaser sind entweder als reine Oszillatoren (eine aktive Faser mit einem Resonator) aufgebaut oder als mehrstufige Oszillatoren - Verstärkersysteme sogenannte MOPA (Master Oscillator and Power Amplifier). Beim MOPA Aufbau wird die Leistung eines Oszillators in nachfolgende Verstärkerstufen (aktive Fasern) eingekoppelt und zu höherer Leistung verstärkt. Das Laserlicht wird dann über das Strahlführungssystem auf ein Ziel etc. zur Bekämpfung des Ziels abgestrahlt. Alle optischen Komponenten sind in der Regel mit optischen Fasern (passive Transportfasern) verbunden. Hinzu kommt die Energieversorgungs- und Kühlanlage, welche die Pumpquelle und Master Oszillatoren Power Amplifier der einzelnen Laserquellen mit Strom versorgen und kühlen. Die Energieversorgungs- und Kühlanlage kann Bestandteil der Laserquelle sein.
Aufgrund nichtlinearer Prozesse, die in Fasern bei hoher Leistung auftreten können, müssen die Längen der Transportfasern z. B. zwischen dem MOPA bzw. Oszillator und dem Strahlführungssystem bei hohen Leistungen im Multi-kW-Bereich begrenzt werden. Abhängig von Leistung, Faserparametern, Faseraufbau, Wellenlänge o. ä. kann sich eine maximal mögliche Faserlänge von wenigen Metern ergeben.
Für die Wirkung von HEL-Effektoren ist zudem die Strahlqualität M2 ein entscheidender Faktor. Der Strahlqualitätswert M2 sollte möglichst klein sein, vorzugsweise kleiner als 2.
HEL-Effektoren können, wie andere Waffensysteme, auf einer festen oder beweglichen Plattform lafettiert werden. Als Plattform werden hierbei auch Waffenstationen bezeichnet. Diese Plattformen können ihrerseits auf stationären Objekten (z.B. Häuser, Bunker, Container, etc.) oder beweglichen Objekten (z.B. Fahrzeuge zu Land, Luft und See, Container, etc.) angebracht sein. Bei größeren Objekten werden oftmals mehrere Plattformen verwendet. Auf einem Fahrzeug, insbesondere auf einem maritimen Objekt, wie z.B. einem Schiff, sind die Plattformen häufig an der Steuerbord- und/oder Backbordseite angeordnet. Weitere Plattformen können zudem oder alternativ bug- und/oder heckseitig angebracht sein.
Der Vorteil eines HEL-Effektors gegenüber konventionellen Effektoren (herkömmliche Waffen) liegt unter anderem in einer hohen Treffergenauigkeit und einer verzögerungsfreien Wirkung. Ein Vorhalt muss nicht berücksichtigt werden. Es gibt zudem keine Mündungsblitze und nahezu keine Abschusssignaturen. Ebenso gibt es keine Begrenzung der Einsatzfähigkeit des HEL-Effektors durch einen Magazinvorrat.
Zur Realisierung der geforderten Strahlenqualität eines HEL-Effektors ist anzustreben, auch den MOPA bzw. den Oszillator sehr nahe an der Waffenstation bzw. Plattform unterzubringen. Die Komponenten des HEL-Effektors sind in der Praxis in einem Compartment (Raum) untergebracht. Dies führt zur Einschränkung bezüglich der Aufbauorte und der realisierbaren maximalen Laserleistung. Insbesondere auf maritimen Objekten wirkt sich eine derartige Einschränkung negativ aus.
Aus der DE 10 2010 051 097 A1 ist ein Lasersystem zur Erzeugung von hohen bzw. kompakten Leistungsdichten am Objekt bekannt. Die Leistung wird auf mehrere Laser bzw. Laserwaffen aufgeteilt und diese am Ziel geometrisch überlagert, sodass in Summe am Ziel eine Gesamtleistungsdichte aller Einzelleistungsdichten erzielt wird. Als Waffe bilden die Einzellaser bzw. Laserwaffen ein Waffensystem zur Bekämpfung eines angreifenden Objekts. Diese Laserwaffen werden über ein Grob- und Feintracking auf das Objekt ausgerichtet. Die Laserwaffen können auf einer sich bewegenden oder einer stationären Plattform angebracht sein. Derartige Laser können nach Aussage des Dokumentes auch zur Materialbearbeitung, beispielsweise in größerer Entfernung, als Bearbeitungslaser genutzt werden.
Die WO 2006/103655 A2 beschreibt einen Laser bzw. eine Laserwaffe, bei welchem eine Lasererzeugungseinheit von einem auf das Ziel zu richtenden Teleskop örtlich getrennt ist. Während das Teleskop sich zusammen mit einer Zielerfassung bzw. Zielverfoigung auf einer beweglichen Plattform eines mobilen Fahrzeugs befindet, ist die Lasererzeugungseinheit fest im mobilen Fahrzeug oder einer separaten Einheit eingebunden. Die funktionale Verbindung zwischen dem Teleskop und der Lasererzeugungseinheit wird durch eine optische Faser hergestellt.
Die DE 33 18 686 A1 offenbart eine Einrichtung zum Ausrichten eines Laserstrahls. Diese Einrichtung ist dafür ausgelegt, einen Hochenergie-Laserstrahl in fester Parallei-Orientierung zur Orientierung von weiteren auf einer Plattform befindlichen Geräten verschwenken zu können. Die Laserquelle ist abseits der Plattform angeordnet. Der Laserstrahl wird über Umlenk- spiege! auf optische Elemente übertragen.
Die DE 10 2012 015074 B3 publiziert eine Strahirichteinheit für ein Laserwaffensystem, wobei die Strahirichteinheit einen stationären/teilbeweglichen Anteil und einen vollbeweglichen Anteil aufweist. Am vollbewegüchen Anteil sind eine Zielerfassung bzw. Zielnachführung sowie ein Teleskop und ein Ausgangsstufenelement angebracht. Die Strahirichteinheit umfasst zumindest eine Lasererzeugungseinheit, die zumindest eine Seed-Lasereinheit und zumindest eine Pumplasereinheit aufweist. Die Seed-Lasereinheit als auch die Pumplasereinheit sind unter Verwendung jeweils einer optischen Faser mit dem Ausgangsstufenelement (z.B. Verstärker) verbunden. Bei mehreren Pumplasereinheiten werden die einzelnen Laserleistungen in einem Strahlkoppler zusammengeführt und ebenfalls über eine optische Faser dem Ausgangsstufenelement zugeführt. Dadurch wird erreicht, dass die Masse am voilbeweglichen Teil reduziert werden kann. Das Gesamtgewicht auf dem Objekt ändert sich hingegen nicht.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, bei Nutzung von zwei oder mehreren HEL-Effektoren den Systemaufbau zu optimieren hinsichtlich der erforderlichen Masse, des Raumbedarfs und des Integrationsaufwands.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen werden in den Unteransprüchen aufgezeigt.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, nicht jedem HEL-Effektor alle Schlüsselkomponenten eines HEL-Effektors zuzuordnen. So soll nicht jeder HEL-Effektor z.B. eine eigene, komplette Laserquelle, bzw. Teile davon, aufweisen. Vielmehr ist vorgesehen, dass diese Schlüsselkomponente, bzw. Teile davon, von mehreren HEL-Effektoren gemeinsam nutzbar ist. Diese Schlüsselkomponente, bzw. Teile davon, wird als gemeinsam nutzbare Komponente definiert. In einer optimalen Ausführung braucht ein HEL-Effektor nur noch über eine eigene Schlüsselkomponente, nämlich über wenigstens ein Strahlführungssystem als individuelle Komponente, verfügen. In den individuellen Strahlführungssystemen können die Unterbaugruppen Feinima- gingsystems (FIS), Feintrackingsystems (FTS), Teleskop und, falls notwendig, zumindest eine adaptive Optik (AO) untergebracht sein. Die gemeinsam nutzbare Schlüsselkomponente, bzw. Teile davon, wird ihrerseits so mit der/den individuellen Schlüsselkomponente(n) des HEL- Effektors verbunden, dass die Funktion wenigstens eines HEL-Effektors gewährleistet wird.
Die vorliegende Erfindung schlägt daher vor, bei einem Waffensystem mit wenigstens zwei HEL-Effektoren, die wenigstens ein Strahlführungssystem aufweisen, z.B. nur eine Laserquelle bzw. eine Pumpquelle für die wenigstens zwei HEL-Effektoren zu verwenden. Die Strahlführungssysteme der HEL-Effektoren greifen auf die gemeinsame Laserquelle bzw. gemeinsame Pumpquelle zu. Eine optische Verknüpfung der gemeinsamen Laserquelle bzw. der gemeinsamen Pumpquelle mit den Strahlführungen, direkt oder indirekt, erfolgt mittels wenigstens einer optische Schalteinheit, sodass zumindest ein funktionsfähiger, vollständiger HEL- Effektor im Waffensystem zur Bedrohungsabwehr bereitgestellt wird.
In Konsequenz dieser Idee können bei mehreren HEL-Effektoren auf einem Objekt einzelne Schlüsseikomponenten, bzw. Teile davon, eingespart werden. Mit der Einsparung von einzelnen Schlüsselkomponenten, bzw. Teilen davon, kann das Gesamtgewicht, der Platzbedarf und der Integrationsaufwand der HEL-Effektoren auf dem Objekt reduziert werden. Dieser Idee liegt die Kenntnis zugrunde, dass durch die Genauigkeit, Präzision und die schnelle Ausrichtung heutiger HEL-Effektoren eine Bekämpfung eines Ziels oder auch mehrerer Ziele bereits durch einen einzigen HEL-Effektor möglich ist. Die Notwendigkeit, dass alle auf dem Objekt angebrachten HEL-Effektoren zeitgieich in Funktionsbereitschaft sein müssen, besteht nicht.
In einer ersten, technisch machbaren Ausführung bestehen mehrere HEL-Effektoren, zumindest zwei, aus einer gemeinsam nutzbaren Schlüsselkomponente, der Laserquelle, und einer individuellen Schiüsselkomponente, dem eigenen Strahlführungssystem. Die Laserquelle um- fasst hierbei zumindest eine Pumpquelie mit wenigstens einer Pumpdiode, bevorzugt mehreren, sowie wenigstens einen MOPA, alternativ wenigstens einen Oszillator. Der Laserquelie zugeordnet werden kann auch eine Energieversorgungs- und Kühlanlage.
Die zentrale Laserquelle bildet die Schlüsselkomponente aller HEL-Effektoren. Die optischen Verbindungen werden mittels optischen Fasern bzw. Freistrahl realisiert. Die von mehreren HEL-Effektoren nutzbare Laserquelle kann ihrerseits zentral auf dem Objekt platziert werden. Zu beachten ist, dass eine notwendige Strahlenqualität bei dem Strahltransport erhalten bleibt.
Eine optische Verknüpfung der zentralen Laserquelle mit den einzelnen Strahlführungssystemen erfolgt über wenigstens eine optische Schalteinheit. Die optische Schalteinheit kann ein optischer Schalter oder eine optische Schaltweiche sein. Eine optische Schaltweiche zeichnet sich dadurch aus, dass diese schnell, winkelgenau und immer zuverlässig schaltet. Die optische Schalteinheit sollte des Weiteren dazu ausgelegt sein, das Laserlicht auf mindestens zwei Ausgänge der optischen Schalteinheit aufteilen zu können, auch gleichzeitig. Die Aufteilung sollte stufenlos oder in mehreren Stufen machbar sein. Es sind dabei mindestens zwei Stufen vorzusehen, z.B. über Endanschläge. Das Laserlicht sollte von 0 bis 100% aufgeteilt werden können.
Der einzelne HEL-Effektor besteht somit in einer ersten Ausführung aus einer gemeinsam nutzbaren Laserquelle und wenigstens einem eigenen Strahlführungssystem. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, dass nur noch das individuelle Strahlführungssystem des jeweiligen HEL-Effektors auf einer Plattform, wie bereits definiert, lafettiert werden braucht. Diese mögliche Ausführung wird zwar nicht favorisiert, ist technisch jedoch realisierbar.
In Weiterführung der Erfindung wird in einer weiteren, bevorzugten Ausführung nicht die gesamte Laserquelle, d.h., mit allen Komponenten, wie Pumpquelle, MOPA bzw. Oszillator ggf. Energieversorgungs- und Kühlanlage, zentral angeordnet. Es kann ausreichend sein, wenn nur die Pumpqueile(n) der Laserquelie zentralisiert wird/werden. Neben dem eigenen Strahlführungssystem wird jedem HEL-Effektor ein eigener Master Oszillator + Verstärker (MOPA) bzw. Oszillator zugeordnet. Dieser MOPA bzw. Oszillator kann dann in der Nähe, auch in direkter Nähe, zur jeweiligen Plattform, aber auch auf der jeweiligen Plattform angebracht werden. Jeder Verstärker der MOPA bzw. jeder Oszillator ist mit der Pumpquelle optisch verbindbar. Der Master Oszillator (MO) kann in Abhängigkeit von der Faserlänge im Bereich der Pumpquelle oder des Verstärkers untergebracht werden. Es können auch weitere Verstärker vor den individuellen Strahlführungssystemen der HEL- Effektoren eingebunden sein.
Die optische Schalteinheit dient ihrerseits dazu, die Pumpleistung der Pumpquelle auf mindestens zwei Ausgänge der optischen Schalteinheit aufzuteilen. Bei mehreren Pumpquellen können diese über die optische Schalteinheit ebenfalls auf wenigstens zwei Ausgänge der optischen Schalteinheit verteilt werden. Die Ausgänge der optischen Schalteinheit(en) für die Pumpleistung sind ihrerseits mit wenigstens einem Eingang der Verstärker (PA) der HEL-Ef- fektoren, bevorzugt mittels optischer Fasern, verbunden. Die Aufteilung der Pumpleistung sollte stufenlos oder in mehreren Stufen machbar sein. Es sind dabei mindestens zwei Stufen vorzusehen, z.B. über Endanschläge. Der Pumpleistung sollte von 0 bis 100% aufgeteilt werden können. Vorgesehen ist des Weiteren, dass die Aufteilung bei mehreren Ausgängen der optischen Schalteinheit gleichzeitig möglich ist. Eine gleichzeitige Aufteilung der Pumpleistung auf die Verstärker (PA) der HEL-Effektoren ermöglicht, zeitgleich mehrere HEL-Effektoren in Funktion bringen zu können.
Alternativ kann jede Pumpquelle auf eine eigene optische Schalteinheit geführt und von dieser auf mindestens zwei Ausgänge aufgeteilt werden. Des Weiteren kann mit Hilfe mehrerer optischer Schalteinheiten, die wenigstens zwei Ausgänge haben, eine kaskadenartige Anordnung von 2n - Ausgängen realisiert werden.
Der einzelne HEL-Effektor besteht in dieser zweiten Ausführung aus einer gemeinsam nutzbaren, zentralen Pumpquelle, sowie aus wenigstens einem eigenen MOPA bzw. wenigstens einem eigenen Oszillator und wenigstens einem eigenen Strahlführungssystem. Der jeweilige MOPA bzw. der jeweilige Oszillator der HEL-Effektoren kann in der Nähe des Strahlführungssystems des HEL-Effektors untergebracht werden. Eine direkte Anbindung auf der Plattform zusammen mit dem Strahlführungssystem ist ebenfalls denkbar.
Die optische Verbindung zwischen Pumpquelle und den Verstärkern der MOPA bzw. den Oszillatoren erfolgt bevorzugt über optische Fasern. Eine Freistrahlvariante ist ebenfalls möglich. Die optische Verknüpfung der zentralen Pumpquelle mit den Oszillatoren bzw. den Verstärkern der MOPA erfolgt auch hier über wenigstens eine optische Schaiteinheit. Die optische Schalteinheit kann hier ebenfalls ein optischer Schalter oder eine optische Schaltweiche sein. Durch die optische Schalteinheit kann sich in dieser Ausführung z.B. eine Wirklinie ergeben: Pumpeinheit - Faser (optische Strecke) - optische Schalteinheit - Faser (optische Strecke) - Oszillator bzw. Verstärker. Bei Nutzung von mehreren Oszillatoren sind die Ausgänge der optischen Schalteinheit(en) mit einem Pumpeingang (aktives Medium) des Oszillators, bevorzugt mittels optischen Fasern, verbunden. So kann auch bei einer geringen Strahlqualität der Pumpdioden trotz der hohen Leistung eine optische Verbindung (Faser, Freistrahl) zwischen dem wenigstens einen optischen Schalter und den Verstärkern bzw. Oszillatoren mit einem deutlich größeren Abstand als wenige Meter realisiert werden. Abwandlungen, bei denen eine optische Strecke fehlt, sind aber auch bei dieser Ausführung denkbar.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, anstelle der vielen einzelnen Master Oszillatoren einen gemeinsam nutzbaren Master Oszillator (MO) getrennt von der Pumpquelle vorzusehen. Die optischen Verbindungen zwischen Pumpquelle und den Verstärkern der HEL-Effektoren erfolgt entsprechend der zweiten Ausführung. Der geschaffene zentrale Master Oszillator kann sich in der Nähe der Pumpquelle befinden, was die Energieversorgung und Kühlung des Master Oszillators vereinfacht. Der Ausgang des Master Oszillators kann über wenigstens eine weitere optische Schalteinheit auf zumindest einen Eingang der Verstärker (PA) der HEL-Effektoren geschaltet werden.
Aufgrund des geringen Gewichts des einzelnen Verstärkers kann dieser mit dem Strahlführungssystem direkt an der Plattform lafettiert werden. Das ermöglicht die Einkopplung einer guten Strahlqualität des Verstärkers bei hoher Leistung in das Strahlführungssystem. Je nach Ausgangsleistung des Master-Oszillators ergeben sich für die optische Verbindung, z.B. optische Faser, zwischen Master-Oszillator und den Verstärkern unterschiedliche zulässige Faserlängen.
Der einzelne HEL-Effektor besteht in dieser dritten, ebenfalls favorisierten Ausführung aus einer gemeinsam nutzbaren zentralen Pumpquelle, einem gemeinsam nutzbaren Master Oszillator (MO), eigenen Verstärkern (PA) sowie eigenen Strahlführungssystemen.
Durch eine zusätzliche Steuerung kann zudem festgelegt werden, welche der zuzuschaltenden MOPA, Verstärker (PA) bzw. Oszillator(en) mit weichem prozentualen Anteil an Laserbzw. Pumpleistung versorgt werden sollen. So kann für jeden HEL-Effektor die Strahlleistung der Laser- bzw. Pumpqueiie eingestellt und/oder variiert werden. Dieser prozentuale Anteil ist mitteis der optischen Schalteinheit(en) steuerbar.
Die optischen Schalteinheiten können ihrerseits von der zentralen Laserquelle bzw. der zentralen Pumpquelle und ggf. vom zentralen Master Oszillator (MO) beabstandet sein. Aufgrund der geringen Strahlqualität der Pumpdioden kann hier eine optische Verbindung (Faser, Freistrahl) insbesondere zwischen den optischen Schaltereinheiten und den Verstärkern bzw. Oszillatoren mit einem deutlich größeren Abstand als wenige Meter realisiert werden. Bei schlechterer Strahlqualität erfolgt der Strahitransport in Fasern mit größerem Kerndurchmesser bei verringerter Intensität, sodass nichtlineare Prozesse vermindert einsetzen.
Über die optische Schalteinheit ist auch eine Trennung der Laserquelle bzw. der Pumpqueiie von den anderen Komponenten der HEL-Effektoren möglich. Die HEL-Effektoren lassen sich über die optische Schalteinheit(en) in einen Sicherheitszustand überführen.
Selbstverständlich können auch weitere zentrale Laserquellen, Pumpquellen und weitere zentrale Master Oszillatoren etc. als gemeinsam nutzbare Schlüsselkomponenten vorgesehen werden. Das ermöglicht die Schaffung eines redundanten Systems. Auch können mehrere HEL-Effektoren zu Gruppen zusammengefasst werden, die dann parallel betrieben werden können.
Die Nutzung einer Laserquelle, alternativ einer Pumpquelle etc., für mehrere HEL-Effektoren ermöglicht, das Gesamtgewicht auf dem Objekt zu reduzieren. Die dezentrale Anordnung der gemeinsamen, zentralen Laserquelle bzw. Pumpquelle etc. für die mehreren HEL-Effektoren schafft zudem die Möglichkeit, diese vor Umwelteinflüssen geschützt auf bzw. im Objekt unterzubringen.
Neben der Gewichtseinsparung ergibt sich durch die vorliegende Erfindung ein weiterer Vorteil. Die Laserqueile, Pumpquelle ggf. der zentrale Master Oszillator Power Amplifier (MOPA) oder der zentrale Master Oszillator (MO) bzw. zentrale Oszillator können nunmehr bevorzugt innerhalb des Objektes, z.B. im Rumpf eines Schiffes oder Fahrzeuges, untergebracht werden. Diese Komponenten sind nicht mehr den Umweltanforderungen auf dem Objekt ausgesetzt. Durch eine örtliche Trennung ergibt sich zudem ein weiterer Vorteil. So können die einzelnen Komponenten in kleineren Räumen auf dem Objekt, beispielsweise in Nischen, eingebaut werden. Gerade auf einem Schiff ist die Einsparung von Komponenten ein riesiger Gewinn. Ein derartiges Abspecken von Komponenten macht den Einsatz von HEL-Effektoren auf derartigen Objekten möglich und auch finanziell praktikabel. Die HEL-Effektoren können kostengünstiger angeboten werden. Auch sind bereits vorhandene Plattformen, wie von herkömmlichen Effektoren, nutzbar. So kann z.B. die Plattform eines Marineleichtgeschützes etc., zur Aufnahme einzelner Komponenten der HEL-Effektoren dienen. Diese Vorteile ergeben sich aber auch für andere Fahrzeuge zu Land, zu Wasser und in der Luft und können auf weitere Objekte übertragen werden.
Die Wirkungsweise ist verallgemeinert wie folgt:
Wird ein Ziel bzw. eine Bedrohung detektiert, wird, beispielsweise durch ein Waffeneinsatzsystem, ermittelt, welches bzw. weiche der auf dem Objekt befindlichen Strahlführungssys- tem{e) der HEL-Effektorten die bestmöglichste Abwehr oder Neutralisierung der Bedrohung schnellstmöglich bewirken kann. Derartige Verfahren sind dem Fachmann bekannt. Das Waffeneinsatzsystem entscheidet dann, welches bzw. welche Strahlführungssystem(e) eingesetzt werden. Alternativ kann dieses auch eine Bedienperson veranlassen. Aufgrund dieser Entscheidung erfolgt ein optisches Verknüpfen des/der ausgewählten Strahlführungssystems(e), wie bereits beschrieben. Das Schalten der optischen Schalteinheit(en) kann pneumatisch, hydraulisch, als auch elektrisch oder elektrooptisch erfolgen, wobei andere Möglichkeiten nicht ausgeschlossen sind. Das Schalten wird durch die zentrale Steuereinheit gesteuert.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfinderischen Idee in einer schematischen
Blockbilddarstellung, wobei eine Laserquelle für wenigstens zwei oder mehrere HEL-Effektoren nutzbar ist,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der erfinderischen Idee in einer schematischen
Blockbilddarstellung, wobei zumindest eine Pumpquelle für wenigstens zwei o- der mehrere HEL-Effektoren genutzt werden kann,
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform ähnlich Fig.2,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der erfinderischen Idee in einer schematischen
Blockbilddarsteilung Fig. 5 eine skizzenhafte Darstellung eins Kaskadenaufbaus für eine Aufteilung der Laserleistung.
In Fig. 1 dargestellt ist eine Laserquelle 1 sowie wenigstens zwei Strahlführungssysteme 2.1, 2.2, 2.3 als Schlüsselkomponenten mehrerer, wenigstens zweier HEL-Effektoren 5.1 , 5.2, 5.3.
Als Strahlführungssystem 2.1 , 2.2, 2.3 wird ein Abbildungssystem definiert. Dieses kann gemäß der DE 10 2010 051 097 A1 aufgebaut sein. Strahlführungssysteme mit einem anderen Aufbau sind ebenfalls denkbar. Die Laserquelle 1 beinhaltet zumindest eine Pumpquelle 10, die von wenigstens einer Pumpdiode gebildet wird. Die Pumpquelle 10 kann von einer Ener- gieversorgungs- und Kühlanlage 1 1 mit Strom versorgt und gekühlt werden. Diese Energie- versorgungs- und Kühlanlage 11 kann Bestandteil der Laserquelle 1 sein. Zur Laserquelle 1 zugehörig ist ein Master Oszillator Power Ampi ifi er ( OPA) 12 (z.B. Seedlaser + Verstärker), der in dieser platziert sein kann. Alternativ kann auch ein Oszillator (Single Resonator) 13 verwendet werden.
Die einzelnen Strahlführungssysteme 2.1 , 2.2, 2.3 der HEL-Effektoren 5.1 , 5.2, 5.3 sind über eine optische Schalteinheit 4 mit der Laserquelle 1 verschaltbar. Die HEL-Effektoren 5.1, 5.2, 5.3 verfügen somit über eine gemeinsame Laserquelle 1 und individuelle Strahlführungssysteme 2.1 , 2.2, 2.3 als ihre Schlüsselkomponenten.
Die optische Schalteinheit 4 kann ein optischer Schalter oder eine optische Schaltweiche sein. Die optische Schalteinheit weist wenigstens einen Eingang und zumindest zwei Ausgänge auf. Die optische Schalteinheit 4 sollte dazu ausgelegt sein, die in der Laserquelle 1 erzeugte Laserleistung (optische Leistung) für die Strahlführungen 2.1 , 2.2, 2.3 der HEL-Effektoren 5.1 , 5.2, 5.3 aufteilen zu können. Die Aufteilung kann stufenlos oder in mehreren Stufen erfolgen. Die optische Leistung ist dabei zwischen 0 bis 100% aufteilbar. Vorgesehen ist des Weiteren, dass eine Aufteilung der optischen Leistung gleichzeitig möglich ist, sodass mehrere Strahlführungen 2.1 , 2.2, 2.3 von der optischen Schalteinheit 4 mit optischer Leistung gleichzeitig versorgt werden können. Besitzt die optische Schalteinheit 4 beispielsweise nur zwei Ausgänge, kann mit Hilfe mehrerer optischer Schalteinheiten 4 eine Kaskade aufgebaut werden, über die eine Aufteilung der Laserleistung auf die Strahlführungen 2.1 , 2.2, 2.3 realisiert werden kann (Fig. 5).
Der Ausgang der Laserquelle 1 ist mit einem Eingang der optischen Schalteinheit 4 optisch (15) verbunden, idealer Weise durch eine optische Faser. Ein Freilauf ist ebenfalls möglich. Die mehreren Ausgänge der optischen Schalteinheit 4 sind auf Eingänge der Stra lführungssysteme 2.1 , 2.2, 2.3 über optische Verbindungen 15 geführt. Das Schalten der optischen Schalteinheit 4 wird durch eine zusätzliche Steuerung 6 gesteuert
Die Strahlführungssysteme 2.1 , 2.2, 2.3 können ihrerseits auf einer Plattform 7, 8, 9 lafettiert werden. Die Plattformen 7, 8, 9 sind ihrerseits bevorzugt beweglich, sodass die Strahlführungssysteme 2.1 , 2.2, 2.3 der HEL-Effektoren 5.1 , 5.2, 5.3 in Azimut und/oder Elevation verschwenkt werden können. Das ermöglich eine Richtbarkeit der HEL-Effektoren 5.1, 5.2, 5.3 auf die Bedrohung(en).
Die HEL-Effektoren 5.1 , 5.2, 5.3 werden in einer ersten Ausführungsform durch die gemeinsame, zentrale Laserquelle 1, die optische Schalteinheit 4, den eigenen Strahlführungssystemen 2.1 , 2.2, 2.3 sowie den optischen Verbindungen 15, idealer Weise optische Fasern, gebildet.
Mehrere HEL-Effektoren 5.1, 5.2, 5.3 können zu einem Waffensystem 100 zusammengefasst werden.
Die Funktionsweise ist wie folgt:
Nachdem auf herkömmlicher Art und Weise eine Bedrohung oder Bedrohungen etc. detektiert wurde(n), wird durch ein Waffeneinsatzsystem, z.B. eine Feuerleitung (nicht näher dargestellt) festgelegt, welches Strahlführungssystem 2.1, 2.2, 2.3 eine gute Abwehr der Bedrohung erreichen würde. In dem Fall, dass das Strahlführungssystem 2.1 des HEL-Effektors 5.1 bestimmt wird, wird diese Information an die Steuerung 6 gegeben. Diese schaltet ihrerseits die optische Schalteinheit 4 derart, dass die optische Leistung der Laserquelie 1 über den geschalteten Ausgang der optischen Schalteinheit 4 und den Eingang des ausgewählten Strahlführungssystems 2.1 übertragen wird. Dieses Strahlführungssystem 2.1 strahlt die optische Leistung gegen die Bedrohung ab.
Hierbei kann die optische Leistung der Laserquelle 1 durch die optische Schalteinheit 4 auch gedrosselt (weniger 100%) an das Strahlführungssystem 2.1 abgegeben werden. Sollte die Feuerleitung festlegen, dass mehr als ein Strahlführungssystem 2.1 , 2.2, 2.3 zur Abwehr gebraucht wird, wird die optische Leistung der Laserquelle 1 aufgeteilt und diese aufgeteilte optische Leistung auf die Eingänge der für die Abwehr bestimmten bzw. festgelegten Strahlführungssysteme 2.1 , 2.2, 2.3 geleitet. Aus diesen kann dann die optische Leistung zur Abwen- dung der Bedrohung gegen diese abgestrahlt werden. Dabei können die Strahiführungssys- teme 2.1, 2.2, 2.3 eine Bedrohung zusammen, wie auch auf unterschiedliche Bedrohungen getrennt, gerichtet werden.
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen eine Variante der Lösung gemäß der Fig. 1 als zweites Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zur Lösung nach Fig. 1 wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel der MOPA 12 bzw. der Oszillator 13 aus der Laserquelle 1 herausgelöst. Geschaffen wird eine zentrale Pumpquelle 10, die für alle HEL-Effektoren 5.1 , 5.2, 5.3 die benötigte Pumpleistung erzeugt.
Gemäß Fig. 2 werden anstelle eines zentralen Oszillators 13 mehrere Oszillatoren 21.1, 21.2, 21.3 für die HEL-Effektoren 5.1, 5.2, 5.3 vorgesehen. Ein Ausgang des jeweiligen Oszillators 21.1 , 21.2, 21.3 ist auf das zugehörige Strahiführungssystem 2.1 , 2.2, 2.3 geführt. Über die optische Schalteinheit 4 erfolgt die Versorgung der Oszillatoren 21.1 , 21.2, 21.3 mit Pumpleistung der Pumpquelle 10. Das Schalten der optischen Schalteinheit 4 erfolgt, wie zur Fig. 1 beschrieben.
Auch der MOPA 12 kann in mehrere MOPA 22.1, 22.2, 22.3 aufgeteilt werden (Fig. 3). Diese MOPA 22.1 , 22.2, 22.3 können in der Nähe der Plattformen 7, 8, 9 angeordnet werden. Ein Ausgang des Verstärkers der MOPA 22.1, 22.2, 22.3 ist auf das zugehörige Strahlführungssystem 2.1 , 2.2, 2.3 ausgerichtet. Über die optische Schalteinhett 4 erfolgt die Versorgung der Verstärker der MOPA 22.1 , 22.2, 22.3 mit Pumpleistung der Pumpquelle 10. Die Funktionsweise und das Schalten der optischen Schalteinheit 4 erfolgt, wie zur Fig. 1 beschrieben.
Die HEL-Effektoren 5.1 , 5.2, 5.3 werden in diesen Ausführungen von einer gemeinsamen Pumpquelle 10 (zuzüglich Energieversorgungs- und Kühleinrichtung 11), der optischen Schalteinheit 4, den Oszillatoren 21.1 , 21.2, 21.3 bzw. MOPA 22.1 , 22.2, 22.3 und den eigenen Strahlführungen 2.1 , 2.2, 2.3 sowie den optischen Verbindungen 15, idealer Weise optische Fasern, gebildet.
Fig. 4 zeigt eine weitere Lösungsvariante der erfinderischen Idee, ausgehend von Fig. 3. Das Ausführungsbeispiei nach Fig. 3 zeigt die Variante, wonach der gesamte MOPA 22.2, 22.3 getrennt von der Pumpquelie 10 in der Nähe der Pumpqueile 10 oder der Strahlführungssysteme 2.1 , 2.2, 2.3 angebracht werden kann.
Entsprechend Fig. 4 liegt nun ein weiterer Schritt der Umsetzung der Idee darin, diese MOPA 22.1 , 22.2, 22.3 derart auszuführen, dass ein gemeinsamer Master Oszillator (MO) 22 für die verbleibenden Verstärker .1 , .2, .3 geschaffen und von diesen genutzt werden kann. Das minimiert insbesondere das zu lafettierende Gewicht, da nur noch der jeweilige Verstärker .1 , .2, .3 lafettiert werden müsste.
Für diese Ausführungsform wird eine weitere optische Schaiteinheit 14 eingesetzt, die, wie die optische Schalteinheit 4 für die Pumpleistung, den zentralen Master Oszillator 22 mit den einzelnen Verstärkern .1 , .2, .3 auch zeitgleich verbinden kann. Diese optische Schalteinheit 14 sollte die gleichen Anforderungen wie die optische Schalteinheit 4 erfüllen können. Die optische Schaiteinheit 14 befindet sich dazu zwischen dem Ausgang des Master Oszillators 22 und einem Eingang der Verstärker .1 , .2, .3 und schaltet den Ausgang des Master Oszillators 22 auf den jeweiligen Eingang der Verstärker .1, .2, .3. Ein weiterer Eingang der Verstärker .1 , .2, .3 ist der Einspeisung der Pumpleistung der Pumpquelle 10 vorbehalten.
Die H EL- Effektoren 5.1 , 5.2, 5.3 werden in dieser vierten Ausführung durch eine zentrale Pumpqueile 0, einen zentralen Master Oszillator (MO) 22, den individuellen, eigenen Verstärkern) .1 , .2, .3, die auf das eigene Strahlführungssystem 2.1, 2.2, 2.3 ausgerichtet sind, sowie den optischen Verbindungen 15, idealer Weise optische Fasern, geschaffen.
Es versteht sich, dass im Rahmen der erfinderischen Idee auch mehr als ein Waffensystem 100 auf dem Objekt angebracht werden, z.B. ein backbordseitiges Waffensystem oder ein steuerbordseitiges Waffensystem etc.

Claims

Patentansprüche
1. Waffensystem (100) mit wenigstens zwei HEL-Effektoren (5.1 , 5.2, 5.3), die jeweils wenigstens ein Strahiführungssystem (2.1 , 2.2, 2.3) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei HEL-Effektoren (5.1 , 5.2, 5.3) zumindest eine gemeinsam nutzbare Laserquelle (1) oder Pumpquelle(n) (10) umfassen.
2. Waffensystem (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Laserquelle (1) mit den wenigstens zwei Strahlführungssystemen (2.1 , 2.2, 2.3) über wenigstens eine zwischen einem Ausgang der Lasereinheit (1) und einem Eingang der Strahlführungssysteme (2.1 , 2.2, 2.3) installierten optischen Schalteinheit (4) zur Schaffung der HEL-Effektoren (5.1 , 5.2, 5.3) verschaltbar ist.
3. Waffensystem (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Pumpquelle (10) über wenigstens eine zwischen einem Ausgang der Pumpeinheit (10) und einem Eingang eines Oszillators (21.1, 21.2, 2s.3) der jeweiligen HEL-Effek- tors (5.1 , 5.2, 5.3) angeordneten optischen Schalteinheit (4) zur Schaffung der HEL- Effektoren (5.1 , 5.2, 5.3) verschaltbar ist.
4. Waffensystem (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Pumpqueile (10) über wenigstens eine zwischen einem Ausgang der Pumpeinheit (10) und einem Eingang eines Verstärkers eines MOPA (21.1, 21.2, 21.3) des jeweiligen HEL-Effektors (5.1 , 5.2, 5.3) angeordneten optische Schalteinheit (4) zur Schaffung der HEL-Effektoren (5.1, 5.2, 5.3) verschaltbar ist.
5. Waffensystem (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Pumpeinheit (10) über wenigstens eine zwischen einem Ausgang der Pumpeinheit (10) und einem Eingang eines Verstärkers (.1 , .2, .3) der jeweiligen HEL- Effektors (5.1 , 5.2, 5.3) eingebrachte optische Schalteinheit (4) und wenigstens ein Master Oszillator (22) über wenigstens eine zwischen einem Ausgang des Master Oszillators (22) und einem weiteren Eingang des Verstärkers (.1 , .2, .3) der jeweiligen HEL-Effektors (5.1 , 5.2, 5.3) eingebrachte optische Schalteinheit (14) zur Schaffung der HEL-Effektoren (5.1 , 5.2, 5.3) verschaltbar sind.
6. Waffensystem (100) nach einem Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine optische Schalteinheit (4, 14) ein optischer Schalter oder eine optische Schaltweiche ist.
7. Waffensystem (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die optische Schaiteinheit (4, 14) die Strahlleistung der Laser- bzw. Pumpquelle (1, 10) der HEL-Effektoren (5.1, 5.2, 5.3) eingestellt und/oder variiert werden kann.
8. Objekt mit einem Waffensystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserquelie (1), die Pumpqueile(n) (10) und ggf. der Master Oszillator (22) zentral und/oder dezentral bezogen auf die Strahlführungen (2.1, 2.2, 2.3) auf bzw. im Objekt anordbar sind.
9. Objekt nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Strahlführungssysteme (2.1 , 2.2, 2.3) der HEL-Effektoren (5.1 , 5.2, 5.3) auf Plattformen (7, 8, 9) lafettierbar sind.
10. Objekt nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte stationärer Art, wie Häuser, Bunker, Container, etc., oder beweglicher Art, wie Fahrzeuge zu Land, Luft und See, Container, etc., sein können.
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